什么是ABM？

本次推送给大家介绍一种目前较为少见的研究思路，其目的通常是联系微观层面个体之间的互动机制与宏观层面观察到的现象。如果个体（Agent）微观互动的结果符合宏观事实，则这些互动机制则得到了支持。如果不符合，说明这些机制未必可靠。Agent-based Modelling (ABM)的设计思路就是为了回答这一类连接微观行为机制和宏观现象的研究问题。我对这个方法也仅是略知一二，借此机会把这个有趣的研究思路分享出来，与大家共同学习。

简单来说，ABM的设计思路就是给定一群可以互动的个体（Agent），设定一些简单的互动规则，然后让他们互动起来（interact）（利用电脑进行仿真运算来决定每个个体怎么动），最后得到一个这些个体互动后呈现的现象。利用此设计思路最著名也是最早的例子之一就是诺贝尔奖得主Thomas Schelling对种族居住隔离形成机制所做的研究。美国的种族居住隔离的现象十分严重，但是这真的是由于个体的种族歧视吗？为了回答究竟个人层面的种族偏好是否可以得到宏观上种族隔离的现象的问题，Schelling首先设定住户和他周围的邻居互动，再设定一个很简单的互动规则，例如周围邻居如果有超过70%是跟自己种族不一样的话就搬家。Schelling不断地调整这个搬家偏好的阈值，结果发现就算人们只是单纯地不希望自己成为社区里的少数群体时（也算符合人之常情），就够导致完全种族隔离的社区，因此总结宏观上观察到的严重种族隔离现象未必植根于个体的种族歧视。网上有大量介绍这个经典例子的信息，在此不赘述。

ABM应用于婚姻配对研究

本次推送介绍ABM在研究婚姻行为中的应用。作者Billari，Diaz，Fent，和Prskawetz的研究目的就是找出个体在寻找配偶时互动的准则，看最后能否得出人口中常见的婚姻和年龄的关系模式 (Billari et al. 2007)。作者将他们设计的个体互动的模型称为“婚戒模型”（Wedding Ring）。首先要设定好互动的个体，也就是男性和女性；其次指定他们的位置。作者指定个体的空间位置呈一个环形，类似一个戒指，这个空间代表某人某一时段生活的世界。这个环形以年龄为轴垂直上下移动，形成了一个圆柱形。男性有一个圆柱形，女性有一个圆柱形，在这圆柱形上各自对应的区域里还没有结婚的人就是潜在的结婚对象（可参考原文中的图2）。对应区域里面结婚的人的比例用来定义社会压力social pressure。这个社会压力和个体的年龄共同决定在异性圆柱体上对应的潜在结婚对象所占据的空间的大小。可以想象，假设针对某一年龄的女性来说，如果其年龄所对应的总空间里男性大部分都已婚了，那么这位女性对应的潜在结婚对象所占空间的面积就很小。只有在这两个潜在结婚对象的空间互相重合时，也就是某位男性的潜在结婚对象的空间里包含这位女性，同时这位女性的潜在结婚对象的空间里包含这位男性，那么这两个人就结婚，随之也改变了接下来的进程。

设定完以上基本元素后（空间，互动的函数，给定初始位置，性别，年龄，婚姻状况，婚姻长度等），作者使用了NetLogo软件来实现这个模型。为了验证此互动模型生成的结果是否符合现实中观察到的婚姻和年龄的关系。作者使用美国1995年的人口作为模拟对象，跑了多次仿真后的结果和现实人口在不同年龄的成婚比例是十分相似的。作者还讨论了如果改变其中某些参数和函数的话会对结果有怎样的影响。作者总结的时候指出本文里由个人网络中已婚人士比例来定义的社会压力对个人是否结婚有十分重要的影响，这个元素在过去的文献和理论中都鲜有提及。

ABM其他应用

将ABM的方法应用于人口社会学研究目前还不能算作主流，但是相关的文献正在迅速增长。还有一篇很有意思的文章研究了教育水平提高，尤其是女性教育水平超越男性会对教育婚姻匹配（Assortative Mating）有怎样的影响 (Grow and Van Bavel 2015)。另一个研究方向是历史上的战争、传染病等巨大灾难对人口的影响。学者们的问题是究竟战争传染病等是怎样影响个人的婚姻、生育和死亡，从而能够得到最终观测到的宏观人口的表现。在生态学领域，ABM用于研究不同物种怎样互动（比如猎食）可以导致所观测到的物种数量的变化。这类研究的思路和我们传统的理论 →